© DResearch 2007 1
Dr. Frank Bauernöppel Prokurist und Leiter Produktentwicklung
DResearch Digital Media Systems GmbH Berlin
Video Kodierung und Anwendungen in der Sicherheitstechnik
© DResearch 2007 2
InhaltInhalt
•
Kurzvorstellung DResearch GmbH•
Produkte und Lösungen
•
Kompetenzfelder •
Entwicklungstrends
•
Kooperation mit der FHTW
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DResesrch
Digital Media Systems GmbHDResesrch
Digital Media Systems GmbH
•
Gegründet 1994 von 4 Wissenschaftlern der Humboldt-Universität, FB Informatik
•
Heute: rund 100 Angestellte, davon ca. 85% mit FH/Uni Abschluss
•
Darunter viele FHTW Absolventen, die wir auch als
Werkstudenten, Praktikanten, Diplomanden
betreuen
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DResearch GmbH GeschäftsbereicheDResearch GmbH Geschäftsbereiche
•
Auftragsentwicklung –
Kundenspezifische SW/HW Projekte
•
Video Produkte–
SW / HW Entwicklung
–
Entwicklung–
Geräte-
und Lösungsentwicklung
–
Sales und Service•
SAP Partnerschaft–
Entwicklung, Sales und Service
TeleObserver®
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Video Produkte -
ÜbersichtVideo Produkte -
ÜbersichtM
o
b
i l e
F i x
e d
L i v e T r a n s m i s s i o n
R e c o r d i n g
TO1200GSMHSCSDGPRSCDMARadio Modem
TO1200ISDNPSTNLease Line
TO3100TO3100 RMGSMHSCSDGPRSUMTSSatellite TETRA
TO3100ISDNLANLease Line
MPEGRec
MR3040 /MR3041MR3080 /MR3081
VIDIA 2000
TO2110B GSM
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TeleObserver TO3100TeleObserver TO3100
Functions:Robust video recorder for mobile useGSM/GPRS/…
fleet connectivity
live video streaming & device management
Features:• 8 video inputs, 1 video output• internal GSM/HSCSD module• 8 digital in, 4 digital out, RS485, IBIS, LAN • vibration protected, removable HD• fanless, quiet, IP 53 housing
Where to use:Public transport (Busses, Trams, Underground)LogisticsShips / Trains
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Function:Robust video and audio recorder for all kinds of mobile application
Features:• 4 video inputs, 2 video outputs, 2 audio inputs • 2 x RS232, RS485, IBIS, LAN, digital inputs, GPS• vibration protected, removable HD• motion detection and camera sabotage protection (DR.SoftSense™)• secure data storage and transmission (DR.Secure™)• alarm signaling by SMS
Where to use:Public transport (Busses, Trams, Underground) LogisticsPolice, Law Enforcement, GovernmentElevators
TeleObserver MR3040TeleObserver MR3040
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CMS –
Central Monitoring SoftwareCMS –
Central Monitoring Software
Features: •
Live video viewing
•
Alarm management•
Video search & backup
•
Fleet management•
User management
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Function:Live video Transmission over standard cellular networks
Features:•
4 video inputs
-, 6 digital inputs,
2 relais, RS485• internal modem• transmission over GSM, HSCSD, GPRS, CDMA and ISDN
Where to use:Mobile use in vehiclesLarge-scale events (football matches, conzerts)Access-control at remote sites
TeleObserver TO1200TeleObserver TO1200
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Function:pocket recorder for covered observationFeatures:1 PAL/NTSC-input 2 x (Stereo) Audio-input25 / 30 fps, full TV resolution / DVD qualityMemory: flash card 1 –
8 GB
Recording time: 2 h (HQ) / 4 h (LP) with 4 GBIntegrated rechargeable battery camera power supplyWatermark and encryption for 100 % security
Where to use:Covered ObservationGhost Shopping
MPEGRecMPEGRec
Holland:certified as evidencein front of law
NLRegistered as evidence according to Stb. 1999,
547
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Lösungen im Öffentlichen PersonennahverkehrLösungen im Öffentlichen Personennahverkehr
•
Busse•
Bahnen
GSM / GPRS / CDMA / 3G
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Unsere Kompetenzfelder bei der Entwicklung von Videoprodukten
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Kompetenzfelder bei DResearchKompetenzfelder bei DResearch
•
Video Kodierung•
Mobile Netzwerke und VPN Lösungen
•
Verschlüsselung, Wasserzeichen, Datensicherheit•
Gesamtverantwortung für das Produkt–
SW Entwicklung
–
HW Entwicklung–
Geräteentwicklung
–
Normen und Zulassungen–
„fab-less“
Produktionsprozesse
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Fields of Competence: Video CompressionFields of Competence: Video Compression
List of video codec software developed at DResearch (year of first release)
•
1997: H.261, H.263 (H.263:1996)•
1998: proprietäre
Wavelet Kodierung
•
1999: H.263+ (H.263:1998)•
2001: H.263+
with RTP Streaming (RFC2190 / RFC2429)
•
2001: Motion JPEG•
2001: JPEG2000 baseline
•
2002: MPEG-4 baseline•
2003: H.264 / MPEG-4 AVC baseline codec
JPEG2000: Kooperationsprojekt
mit der FHTWHans Cycon, Detlef Marpe,Mark Palkow,
Gabi Blättermann,Bernd Zaddach
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Video Compression –
The DResearch ApproachVideo Compression –
The DResearch Approach
•
Real-time encoding–
for streaming
–
for hard disk recording•
Interoperability
–
RTP, RFC2190, RFC2429,…–
Apple Darwin Streaming Server, Apple QuickTime, RealPlayer, VLC Player
–
Usable in H.320, H324, H.323, and SIP (VoIP) solutions•
Single ANSI-C Source + Multiple Platform Specific Optimizations
–
NXP Nexperia Media processors pnx1300, pnx1500, pnx1700, …
–
Windows (x86 CPU, MMX, SSE,…)–
WindowsCE
–
Linux (x86, ARM)
H.264 Foreman 64 kBit/s 6 Bilder/s H.264 Hallway 120 kBit/s 10 Bilder/s
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Video Coding: Bermuda TriangleVideo Coding: Bermuda Triangle
Output Size [Bit per Pixel]
Picture Quality e.g. [PSNR]
Computational Effort[CPU Load] (Cost!)
fine(better)
small (better)
low (better)
coarse
largehigh
•
It’s easy to optimize some
aspects of video coding, but:
•
It’s hard to optimize all
aspects of video coding
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Mobile Networks & VPN SolutionsMobile Networks & VPN Solutions
TeleObserver fleet on the road/railroad
Internet
3G/UMTS Network
DrTonic
VPN-
Server
Firewall
Mobile CMU for remote access
and service
Firewall
3G/UMTS Network
Fire
wal
l
Corporate Network CMU
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Watermarking and EncryptionWatermarking and Encryption
•
Wissenschaftlich/technisch gut erschlossen:•
Video Stream–
Watermark (after H.264 encoding):
•
fragile, for authentication of the stream•
SHA-1
–
Encryption (transmission):•
SHA-256, key-exchange: 1024-bit RSA
•
Virtual Private Network–
OpenVPN / OpenSSL
•
AES-256, key-exchange: DH-RSA up to 4096 bit
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Verschlüsselung und WasserzeichenVerschlüsselung und Wasserzeichen
aber:•
Unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Ländern: D, GB, NL, F, …
•
teilweise sehr spezifische Vorgaben, z.B. –
House of Lords, Select
Committee
on Science and Technology,
5th Report, “Digital Images as Evidence”, February
1998 –
British Standards Institute DISC PD 0008, 1999; “Legal Admissibility
and Evidential
Weight
of Information Stored
Electronically”–
Scientific
Working
Group on Imaging
Technologies (SWGIT).
Definitions
and Guidelines
for
the
Use
of Imaging
Technologies in the
Criminal
Justice
System. Version 2.1 –
June
8, 1999. Forensic
Science Communications, October
1999. –
…
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Entwicklungstrends
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EntwicklungstrendsEntwicklungstrends
•
CMOS Sensoren für Videokameras–
Micron
–
Pixim•
IP Kameras–
AXIS 206FD-R
•
Festplatten–
PATA SATA
–
SSD Solid State Disks•
Breitbandigere
Netzwerke
–
CDMA, EDGE, UMTS, HSUPA, WLAN•
Videoverarbeitung
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Trend: CMOS + JPEG Ein-Chip-LösungTrend: CMOS + JPEG Ein-Chip-Lösung
•
Micron MT9D131 System on a Chip–
2 MPixel
(1600x1200 UXGA)
–
Sequential DCT (baseline) ISO/IEC 10918-1 JPEG-compliant–
YCbCr
4:2:2 format compression
–
Programmable quantization & Huffman tables–
Quality/compression ratio control capability
Quelle: www.micron.com
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Trend: CMOS Ultra Wide
Dynamic
Range SensorenTrend: CMOS Ultra Wide
Dynamic
Range Sensoren
Pixim
Digital Pixel System® Orca D2500 chipset:
• 2 chips (sensor + DSP)• 10 Bit ITU656 output• 120 dB dynamic range
+ viele nützliche DSP Fkt.• digital PTZ• progressive capture• activity detection• advanced privacy masks
Quelle: www.pixim.com
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Festplatten Trend: Solid State DrivesFestplatten Trend: Solid State Drives
•
Flash Speicher im Festplatten Formfaktor•
mit umfangreicher integrierter Firmware
(wear-levelling) für lange Lebensdauer•
z.B. 2,5“
32 GB von SanDisk, Samsung
•
rund 10 mal kleiner als aktuelle HD‘s
•
bessere Video Kodierung erforderlichQuelle: www.samsung.com
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Trend zu IP-KamerasTrend zu IP-Kameras
•
AXIS 209FD-R IP-camera–
JPEG + MPEG-4 SP/ASP streaming
–
100BaseT, PoE–
Linux
Server inside
–
Protocols: IPv4/v6, HTTP, HTTPS, SSL/TLS, TCP, ICMP, QoS, SNMPv1/v2c/v3 (MIB-II), RTSP, RTP, UDP, IGMP, RTCP, SMTP, FTP, DHCP, UPnP, Bonjour, ARP, DNS, DynDNS, SOCKS, NTP
•
Megapixel Auflösungen „beyond
CCTV“
leicht möglich
Quelle: www.axis.com
© DResearch 2007 30
Trends in der Videoverarbeitung…Trends in der Videoverarbeitung…
… in unseren Märkten•
ist komplett digital
geworden
•
JPEG
nach wie vor sehr poplulär–
Einzelbilder (Fahndungsfotos)
–
Aufzeichnungsdauer meist auf 1..2 Tage begrenzt (aus Datenschutzgründen)
•
MPEG-4 SP, ASP
oder AVC (H.264, baseline) finden zunehmend Verbreitung
•
Wavelet
auch im Einsatz, wenig Neues•
sehr geringe Akzeptanz für proprietäre
Verfahren
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Kooperation mit der FHTW
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DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Entwicklung
eines
PC-104+ Audio-
Video Boards mit
Philips TM-1000 Prozessor
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DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Datenübertragung mit Hilfe eines Videosignals
Encoder
Modulation des Videosignals
Analoges Videosignal
digitale Daten
Decoder
Demodulation des Videosignals
digitale Daten
© DResearch 2007 34
DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Design and implementation of a multimedia stream database management system for embedded (Linux) systems.
••Single streamSingle stream••Single DBSingle DB
Data 11
••Single streamSingle stream••Multiple DB (linear)Multiple DB (linear)
Data 22
Data ••Two input streamsTwo input streams••Multiple DB (linear)Multiple DB (linear)
Data 33
••Two input streamsTwo input streams••Multiple DB (cyclic)Multiple DB (cyclic)
DataData 44
••Two input streamsTwo input streams••Controlling DBControlling DB
DataData 55
Data ••Multiple inputMultiple input••Controlling DBControlling DB
66
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DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Entwurf und Implementierung einer CAPI und TAPI Schnittstelle für die TeleObserver Empfängersoftware
© DResearch 2007 36
DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Entwurf, Aufbau, Implementierung und Test einer Netzwerk Infrastruktur zur Verwaltung mobiler Klienten in heterogenen Netzen
MobilGuard Sender mit Video Input
MobilGuard Server
UMTS-Netz
UMTS Endgerät Nokia 7600
Socket Verbindung
© DResearch 2007 37
DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Untersuchung von Methoden zur Detektion
von
Manipulationen an Videokamerasund Software-Realisierung auf einem Mediaprozessor
unter
Echtzeitbedingungen
© DResearch 2007 38
DiplomarbeitDiplomarbeit
•
Integration einer Fast Ethernet Schnittstelle in ein Video Alarmsystem für RTP Streaming
Anwendungen
82559ER Fast Ethernet Controller
+ MDS DVE-2 Board
+ TCP/IP Stack
= Embedded Streaming
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Diplom-
und Studienarbeiten 1998-2008Diplom-
und Studienarbeiten 1998-2008
•
„Integration einer Fast Ethernet Schnittstelle in ein Video Alarmsystem für RTP Streaming
Anwendungen“; Diplomarbeit; 2005 FHTW Berlin, Technische Informatik, Prof. P. Puschmann
•
„Untersuchung von Methoden zur Detektion
von Manipulationen an Videokamerasund Software-Realisierung auf einem Mediaprozessor
unter Echtzeitbedingungen“; Diplomarbeit; 2005 Prof. Sieck, Prof. Barthel, FHTW Berlin, •
„Design und Implementierung einer plattformunabhängigen Bibliothek mit Systemfunktionen“; Diplomarbeit; FHTW Berlin, Technische Informatik, Prof. V. Iossifov
2005•
„Managemantsysteme
zur M2M Kommunikation in Mobilfunknetzen“, Masterthesis, FHTW Berlin, Wirtschaftsinformatik 2004, Prof. W. Bodrow,
•
„VID –
A video input device suitable for embedded systems running LINUX“; Master of Science –
Thesis, University of Reading, Dr. V. Alexandrov
•
„Entwurf, Aufbau, Implementierung und Test einer Netzwerk Infrastruktur zur Verwaltung mobiler Klienten in heterogenen Netzen“; Diplomarbeit 2003, FHTW Berlin
•
„Entwurf, Implementierung und Integration einer IO Baugruppe mit einem konfigurierbaren PSoC
Baustein in einem Embedded
Linux
System“; FHTW Berlin, Technische Informatik, 2003•
„Design und VC++ Implementation
eines ActiveX
Controls zur •
Fernsteuerung und -konfiguration des GSM Daten Moduls GDM.“; FHTW Berlin Prof. Scheibel, Technische Informatik, 2002
•
„Entwurf und Implementierung einer CAPI und TAPI Schnittstelle für die TeleObserver Empfängersoftware“; Diplomarbeit 2002, FHTW Berlin, Prof. V. Iossifov, Technische Informatik
•
„Firmware Entwicklung für einen ATMEL ARM Controller, Compact Flash und Dateisystem“, Diplomarbeit FHTW Berlin, Technische Informatik, Prof. Iossifov
2002•
„Entwicklung einer Software zur Bestimmung der Bildqualität“; Diplomarbeit FHTW Berlin, Nachrichtentechnik, Prof. H. Cycon
2002 •
„Design and implementation of a multimedia stream database management system for embedded (Linux) systems“; Diplomarbeit
2001, Prof. H. Cycon, FHTW Berlin •
„Datenübertragung mit Hilfe eines Videosignals“; Diplomarbeit 2000, Prof. Renitz, FHTW Berlin•
„Entwicklung eines PC-104+ Audio-
Video Boards
mit Philips TM-1000 Prozessor“; Diplomarbeit; 1999 FHTW Berlin•
„Hochwertige Visulaisierung
komplexer 3D-Modelle unter Echtzeitanforderungen“; Diplomarbeit, Prof. Sieck, Prof. May, FHTW Berlin 1999
© DResearch 2007 40
Vielen herzlichen Dank, lieber Hans Cycon
(und liebe Kollegen und Studenten der FHTW) für
10 Jahre erfolgreiche Zusammenarbeit!
Dr. Frank Bauernoeppel, Director R&D - Prokurist DResearch Digital Media Systems GmbH Otto-Schmirgal-Str. 3, D-10319 Berlin, Germany Tel: +49 (30) 515 932 0 mailto:[email protected]: +49 (30) 515 932 77 http://www.dresearch.de